книги / Проектирование и эксплуатация хвостовых хозяйств обогатительных фабрик

При проектировании водоспускных коллекторов, рассчитыва­ емых на пропуск значительных расходов паводковых вод, при больших скоростях движения воды необходимо предусматривать защитные мероприятия от износа внутренней поверхности стенок труб. Это особенно необходимо в условиях, когда паводковые воды содержат мелкие наносы. (Попадание в коллектор гальки и камней не допускается.) Такими мероприятиями могут быть: устройство двух слоев торкрета по металлической сетке; покрытие стале­ бетоном; укладка базальтовых плит и др. Такие коллекторы должны быть обязательно проходными.-

Размеры стенок коллекторов необходимо назначать в соответ­ ствии с результатами статических расчетов (см. главу VI, раз­ дел 5).

Продольный разрез

Рис. 114. Тли входного оголовка двухниточного водоспускного коллектора для пропуска паводков при устройстве хвостохранплищ IV типа:

приемники осветленных в хвостохранилшце вод

252

При устройстве хвостохраиилищ речного типа обычно устра­ иваются коллекторы, рассчитанные, по крайней мере в период начала эксплуатации хвостохранилища (3—5 лет), на пропуск паводковых расходов заданной обеспеченности. Коллекторы имеют протяженность, равную длине пруда-хвостохранилища. В этих случаях коллекторы можно прокладывать по существующему руслу речки или в обход, в одном из бортов долины. В первом случае устраиваются коллекторы-туннели, во втором — коллек­ торы открытого типа.

При сложении бортов долины скальными породами давление на стенки коллекторов-туннелей будет, очевидно, меньше, чем при устройстве коллекторов открытого типа. Однако последние имеют преимущества в отношении больших удобств, а возможно, и сроков производства работ. Выбор того или иного решения в каждом случае определяется путем технико-экономического сравнения соответствующих вариантов.

Рис. 115. Тип головных сооружении для отвода речки а соседнюю с проек­ тируемым хвостохранилищем долину:

о— план головного узла выше хвостохранилища, б — плац водоприемных сооружений,

в— продольныйразрез по водоприемнымсооружениям, 1 — хвостохраншшщо; г — верх­

няя плотила хвостохранилища; з — буферное водохранилище; 4 — головиые сооруже­ ния для отвода вод реки в соседнюю долину; .5 — туннели для отвода вод в соседнюю до­ лину; в — водосливная бетонная плотина; 7 — отверстия для пропуска меженных вод; в — бычки; 9 — шандоры; J0 — решетка для задержания мусора, камней; 11 — мост; 13 — тсмлсратурно-осадочлис швы; is — паз доя решетки; ы — шандорный паз

253

Условия для ремонта коллекторов создаются либо путем уст­ ройства двух ниток коллектора, либо устройством одной нитки с сечением, разделенным пополам продольной стенкой так, чтобы меженные расходы можно было пропускать по одной половине сечения, а в другой производить ремонтпые работы.

Оголовки коллекторов устраиваются таким образом, чтобы принять паводковый расход соответствующей обеспеченности и не допустить попадания в коллекторы камней, гальки, плавающих предметов больших размеров (деревьев и пр.). Один из примеров конструктивного решения оголовка коллектора показан на рис. 114. Для задержания камней, гальки и прочих крупных тяжелых предметов выше оголовков коллекторов по течению реки устраиваются барражи. Для задержания деревьев, мусора и дру­ гих плавающих предметов необходимо устройство запаней или специальных сороудерживагощих сооружений (СУС).

Часто бывает рациональным применять решения с отводом паводковых вод в соседнюю долину (рис. 115).

6. Методы заполнения ирудов-хвостохранилищ

Система гидроукладки хвостов «от берегов к плотине» в суровых климатических условиях, при длительной зиме приводит к не­ экономичному использованию емкостей. Практика эксплуатации хвостового хозяйства Балхашской обогатительной фабрики пока­ зала необходимость постоянной заботы о поддержании достаточной высоты направляющей дамбы. При заполнении хвостохранилища по системе «от берегов к плотине» при сбросе хвостовой пульпы из конца хвостопровода хвостовые отложения образовали поверх­ ность, горизонтали которой совпадают с гребнем ранее образован­ ной направляющей дамбы. В результате оттаивания намерзших в зимний период эксплуатации хвостов образуются неуправля­ емые потоки воды, которые, переливаясь через гребень дамбы, разрушают ее.

Вторая неприятная особенность эксплуатации Балхашского хвостохранилища, проявившая себя при заполнении его по си­ стеме «от берегов к плотине», состоит в том, что большая часть поверхности отложений хвостов обнажена и подвергается воздей­ ствию ветров. При этом образуются «хвостовые смерчи», загряз­ няющие воздушный бассейн.-

' Указанные явления предсказывались еще в период составле­ ния первых проектов хвостового хозяйства фабрики в 1933— 1935 гг. (Р. Р. Чугаев, П. Д. Евдокимов), в связи с чем проекти­ ровалось устройство большого пруда-хвостохранилища и сброс хвостовой пульпы под воду. Однако этот проект тогда был не утвержден.

Явления намерзания хвостов и пыленця проявили себя с особой силой через 20 лет эксплуатации. За это время хвосты укладыва­ лись по наиболее экономичной в данных условиях системе «от

254

берегов к плотине», не требующей мощной землесосной станции и хвостопровода большой протяженности.

Институтом Механобр составлен проект, которым предусма­ тривается устройство плотины намывным способом из хвостов, ограждающей все хвостохранилшце с подъемом горизонта воды в пруде, в минимальные сроки от отметки, обеспечивающей покры­ тие большой части поверхности отложений хвостов водой.

Учитывая прошлый отрицательный опыт эксплуатации Бал­ хашского хвостохранилшца, проектом рекомендуется сосредото­ чить внимание па намыве дамбы обвалования с максимальной интенсивностью роста ее в высоту и одновременным подъемом горизонта воды в пруде для покрытия и ранее образованных хвостовых отложений водой.

Максимальная иптенсивность намыва плотин и дамб обвалова­ ния ограничивается в подобных случаях соображениями устой­ чивости намывного откоса. Эти соображения не имеют существен­ ного значения для намыва дамбы обвалования Балхашского хвостохранилища, так как дамба имеет большую длину, обуславли­ вающую при существующей производительности фабрики малую интенсивность намыва дамбы.

Могут быть два способа заполнения пруда-хвостохранилища при системе гидроукладки хвостов «от плотины к берегам»: много­ этажный и одноэтажный. Многоэтажный способ состоит в том, что плотина или дамба обвалования намывается до определенной отметки (меньшей, чем отметка, обеспечивающая необходимую емкость пруда на весь проектный срок эксплуатации фабрики), после чего производится заполнение созданной емкости путем периодического перемещения хвостопровода внутрь хвостохранилища; после использования этой емкости вновь обращаются к намыву плотины в высоту, причем, достигнув определенной отметки, вновь повторяют операции по заполнению созданной емкости (рис. 116).

Многоэтажный способ может быть оправдан соображениями экономии энергии при папорпо-прииудителыюм транспорте хво­ стов, а в некоторых случаях растянутым сроком строительства необходимого числа землесосных станций для укладки всех хвостов фабрики. Описанный способ может обосновываться также соображениями устойчивости пизового откоса намывной (из хво­ стов) плотины. Естественно, что, чем больше срок намыва плотины, тем круче может быть ее низовой откос.

Одноэтажный способ заполнения хвостохраиилшца состоит в том, что плотина намывается непрерывно (за выключением пери­ одов стояния отрицательных температур) на высоту до отметки, обеспечивающей создание емкости хвостохранилшца на весь проектный срок эксплуатации фабрики. После этого производится заполнение образованного плотиной пруда.

Выбор того или иного способа заполнения хвостохранилшца зависит от местных условий и от результатов соответствующего

255

технико-экономического анализа вопроса. Однако следует иметь

ввиду, что многоэтажный способ является многодельным в экс­ плуатации, почему его надо проектировать только при значи­ тельных технико-экономических преимуществах.

Часто поступают предложения о применении системы гидро­ укладки хвостов по смешанной системе, как «от берегов к пло­ тине», так и «от плотины к берегам», из соображения уменьшения затрат на устройство водосбросных сооружений. Так, например, применительно к условиям хвостохранилища Джезказганской обогатительной фабрики (рис. 117) предлагалась схема заполнения пруда с выпуском пульпы в месте выклинивания горизонта воды

впруде.

Недостатки этой схемы состоят в том, что при ней, в условиях взаимного расположения фабрики и пруда-хвостохрапилшца на Джезказгане, требуется большая протяженность хвостопроводов, должно тратиться большее количество энергии на гидротранспорт и, кроме того, теряется большая емкость пруда, так как водо­ приемник располагается в середине пруда.

Указанные недостатки смешанной системы, применительно к условиям Джезказганского хвостохранилища, исключают ее применение. Однако в некоторых случаях такая система может иметь преимущество перед другими.

Например, при весьма вытянутой форме хвостохранилища и тогда, когда плотина хвостохранилища наиболее удалена от фабрики, заполнение пруда по системе «от плотины к берегам» необходимо производить только для намыва плотины. Собственно же заполнение следует производить по системе «от берегов к пло­ тине» с наименьшей дальностью транспортирования пульпы и обязательным при этом созданием условий для достаточного осветления хвостовых вод в пруде-хвостохранилище.

В конечном счете рациональные способы заполнения прудахвостохранилища проектируются на основе технико-экономи­ ческого анализа этого вопроса с учетом особенностей проекти­ руемого хвостового хозяйства (рельефа местности, типа хвосто­ хранилища, взаимного расположения фабрики и хвостохрани­ лища, типов и расположения водосбросных сооружений и пр.).

7. Оборот осветленной воды

Хвостовые воды, освободившиеся от твердых частиц (освет­ ленные) в пруде-хвостохранилище, как правило, возвращают на фабрику для повторного промышленного использования. По­ требность в водообороте возникает, если:

внешние источники водоснабжения не в состоянии обеспечить фабрику водой в необходимом количестве;

стоимость водоснабжения из естественного водоема оказы­ вается больше, чем возврат осветленной воды;

осветленные воды, вследствие их химического загрязнения, нельзя сбрасывать в естественные водоемы;

стоимость химической очистки осветленных вод перед сбросами их в водоем значительна.

В процессе обогащения руд вводят следующие реагенты, со­ держащиеся в хвостовых водах [2];

цианистые соединения; ксантогенаты, придающие неприятный запах воде даже при

концентрациях до 0,05 мг/л; крезол и все фенолсодержащие реагенты, обуславливающие

при хлорировании воды ее «аптечный» запах и в некоторых слу­ чаях убивающие органическую жизнь в водоемах;

цинковый купорос, образующий комплексную токсическую соль цианида цинка;

сернистый натрий, образующий во взаимодействии с ионами циана роданиды;

медный купорос, образующий в соединении с цианидами ком­ плексную токсическую соль цианида и меди.

Указанные реагенты обладают токсическими свойствами. Кроме них, в хвостовых водах содержатся известь, кислоты,

жидкое стекло, керосин, сосновое масло и другие вещества, по­ вышающие щелочность воды и изменяющие в той или иной сте­ пени ее свойства. В хвостовых водах содержатся также ионы меди, свинца и цинка.

Исследования, проведенные лабораторией химической очистки промышленных сточных вод института ВодГЕО на хвостохранилищах Тырныаузской и Каджаранской обогатительных фабрик, показали следующее:

1.В хвостохранилищах хвостовые воды освобождаются от твердых частиц и частично очищаются от цианидов, сульфидов, нефтепродуктов, ионов тяжелых металлов и нерастворимой взвеси из углекислых соединений этих металлов;

2.Концентрация флотационных реагентов в сбрасываемых

вреки осветленных водах снижается до нетоксичного содержания

вмноговодные периоды на протяжении 20 км, в маловодные периоды — на гораздо большем протяжении.

Исследования, проведенные на Чашинском хвостохранилище Лениногорских обогатительных фабрик, также показали, что

химической очистки хвостовых вод до санитарных норм не дости­ гается .

При составлении проекта хвостового хозяйства, как правило, следует проводить специальные исследования для решения во­ проса о необходимости химической очистки хвостовых вод и раз-т работки технологической схемы очистки.

Приведем пример проектирования сооружений для химической очистки хвостовых вод.

Проектное решение по Белоусовской обогатительной фабрике, разработанное институтом Механобр в 1958 г., предусматривает

258

Т а б л и ц а 43

дополнительную химическую очистку хвостовых вод, осветленных

вхвостохранилище. Это решение было принято на основании результатов специальных исследований, выполненных лаборато­ рией исследования флотационных реагентов и обезвреживания фабричных вод института Механобр, показавших, что расход активного хлора на разрушение цианидов в пульпе в 19 раз больше, чем для очистки осветленной в хвостохранилище воды. Резуль­ таты этих исследований приведены в табл. 43.

Технологическая схема химической очистки хвостовых вод предусматривает следующие операции:

добавление в осветление воды 1,2 кг хлорной извести с содер­ жанием активного хлора в количестве 30% на 1 м3 очищаемой воды

ввиде 10%-ного водного раствора;

время контакта очищенной воды с водным раствором хлорной извести 30 мин;

после контакта очищаемой воды с раствором хлорной извести — двухчасовой отстой.

Проектом предусмотрен комплекс сооружений в следующем составе: расходный склад хлорной извести; хлораторная ;контак-

и контактора. Аналогичное проектное решение разработано для химической очистки хвостовых и шахтных вод Березовских обо­ гатительных фабрик (рис. 120).

В Советском Союзе различными научно-исследовательскими организациями ведется разработка экономичных методов хими­ ческой очистки хвостовых вод. Весьма ценные материалы таких исследований были широко обсуждены на специальном совещании по обезвреживанию и использованию сточных вод обогатительных фабрик и металлургических заводов [101].